?ACS Catalysis:純計算!引入晶界激活MoS2基面,實現高效電催化CO2還原 2023年10月5日 上午10:52 ? 計算 ? 閱讀 24 電化學CO2還原反應(CO2RR)生產燃料和其他化學品是一種降低化石能源消耗和緩解環境問題的有效方法。目前,用于CO2RR過程的電催化劑主要是金屬,如金(Au),銅(Cu),銀(Ag)和鈀(Pd)等,它們的高電導率能夠促進電荷轉移和對所需產物的高選擇性。 然而,這些材料昂貴的價格阻礙了它們的大規模應用。因此,目前迫切需求尋找其他價格低廉的替代催化材料。二維過渡金屬二硫化物(TMDCs)由于其低成本、相對較高的載流子遷移率,以及可調的電子結構,可用于一系列涉及CO2RR的化學反應。 與TMDC邊緣催化CO2RR的能力相反,TMDC的基平面通常是催化惰性的,并且由于邊緣位點僅占可用位點的一小部分,這限制了二維TMDC的實際應用。 因此,開發有效的激活TMDC基面的策略對于進一步推動CO2RR的發展具有重要意義。 基于此,麥吉爾大學宋俊和美國西北大學歐鵬飛等采用第一性原理密度泛函理論(DFT)計算,研究了利用晶界(GBs)對MoS2進行基面活化用于增強CO2RR的可能性。 具體而言,GBs可以通過降低電位限制步驟所需的能量來提高MoS2的催化性能,并且*CO與GBs之間的相互作用相對較弱,有利于*CO轉化為氣態CO時發生脫附。 更重要的是,由于穩定的*CO吸附是隨后還原成各種其他烴類產品的關鍵,因此在GBs中引入S空位可以誘導吸附質與未配位的空位之間形成強鍵,進一步降低極限電位。 此外,電子分析表明,通過暴露基面未配位的位點,催化劑基面和吸附質結合強度發生增強,進而加速電荷轉移;并且,研究人員還發現,通過改變中間體的結合位點和減少吸附位點的配位數,GBs可以打破傳統的標度關系。 在選擇性方面,與原始基面相比,4|4、4|8b、4|8a和8|8b SV GBs對CO2RR表現出更好的性能。綜上,該項研究表明,GBs和S空位能夠協同激活惰性MoS2基面以增強CO2RR性能,為設計一類新的高性能CO2RR電催化劑提供了策略。 Basal Plane Activation via Grain Boundaries in Monolayer MoS2 for Carbon Dioxide Reduction. ACS Catalysis, 2023. DOI: 10.1021/acscatal.3c03113 原創文章,作者:MS楊站長,如若轉載,請注明來源華算科技,注明出處:http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/05/990b7e25df/ 贊 (0) 0 生成海報 相關推薦 【計算+實驗】案例解讀:JACS、Angew.、 ACS Energy Letters、EES等八篇頂刊成果集錦! 2023年12月27日 尖端變形行為:位錯發射VS裂紋擴展? 2024年1月30日 【DFT+實驗】趙勇Angew:液相催化劑構建S?Li2S固/液/固反應路徑提升鋰硫電池性能新進展 2023年12月29日 【純計算】New J. Chem.:?高效鎳基析氫反應電催化劑的設計與性能研究 2023年9月10日 【MS純計算文章解讀】PCCP:磷化鈷(CoP)空位對水解析氫活性的影響 2023年12月22日 【VASP計算】?Nano-Micro Lett.:PBOB高效催化CO2光還原 2024年2月7日